Справочник автолюбителя

Рис. 3.2.7. Поршневые кольца двигателей:

а — внешний вид, б — расположение колец на поршне, в — составное маслосъемное кольцо; 1 — компрессионное кольцо, 2 — маслосъемное кольцо, 3 — плоские стальные диски, 4 — осевой расширитель, 5 — радиальный расширитель

3.2.3. Шатун и коленчатый вал

Шатун 23 (рис. 3.2.6) передает усилие от поршня к коленчатому валу при рабочем ходе и в обратном направлении при вспомогательных тактах. Он состоит из верхней головки, стержня двутаврового сечения и разъемной нижней головки, закрепляемой на шатунной шейке 18 коленчатого вала. Шатун 23 и его крышку 24 изготовляют из легированной или углеродистой стали. В верхнюю головку шатуна запрессовывают одну или две втулки 22 из оловянистой бронзы, а в нижнюю вставляют тонкостенные стальные вкладыши 19, залитые слоем антифрикционного сплава. Нижняя головка шатуна и крышка 24 соединяются двумя болтами, гайки которых шплинтуются или стопорятся с помощью контргаек.

Вкладыши шатунных подшипников двигателей обычно выполнены из сталеалюминиевой ленты, антифрикционный слой которой представляет собой алюминиевый сплав, в котором содержится (в %): 0,8–1,3 меди, 19–24 олова, до 0,3 железа, остальное – алюминий. Вкладыши иногда изготовляют из стальной ленты, покрытой слоем свинцовистой бронзы и тонким слоем свинцовистого сплава.

От провертывания в нижней головке шатуна вкладыши удерживаются выступами (усиками), которые входят в канавки, выфрезерованные в шатуне и его крышке.

Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент. Он имеет (рис. 3.2.6) коренные шейки 4 и Щ шатунные шейки 18, щеки 8, соединяющие коренные и шатунные шейки, противовесы 7, фланец для крепления маховика 3, носок 13, на котором установлены храповик 15 пусковой рукоятки, распределительная шестерня 12 и шкив 14 привода водяного насоса и вентилятора. Шатунная шейка со щеками образует колено (или кривошип) вала.

Коленчатый вал штампуют из стали или отливают из магниевого чугуна. Литье позволяет выполнить все шейки вала полыми. Шейки стальных коленчатых валов закаливают токами высокой частоты. Все шейки коленчатых валов тщательно шлифуют и полируют. Переходы (галтели) от шеек к щекам выполняют плавными.

Количество шатунных шеек в двигателе, имеющем рядное расположение цилиндров, равно числу цилиндров, а в V-образном двигателе – в два раза меньше числа цилиндров, так как на каждую шатунную шейку устанавливают по два шатуна. Из условия равномерного чередования рабочих ходов коленчатого вала четырехцилиндрового двигателя (если смотреть на вал с торца) располагаются под углом 180°, шестицилиндрового – 120°, восьмицилиндрового – 90°.

Количество коренных шеек четырехцилиндровых двигателей с рядным расположением цилиндров – три или пять, в шестицилиндровых – четыре или семь, в V-образных восьмицилиндровых – пять.

Если шатунная шейка с двух сторон имеет коренную, то такой коленчатый вал называют полноопорным. Полноопорный вал меньше прогибается, обеспечивая лучшие условия работы подшипников и больший срок их службы.

В современных автомобильных двигателях частота вращения коленчатого вала достигает 3000–4000 об/мин в грузовых автомобилях и 5000–6000 об/мин – в легковых. Поэтому возникают большие центробежные силы, действующие на шатунные шейки, щеки и нижние головки шатунов. Эти силы нагружают коренные подшипники, вызывая их ускоренный износ.

Для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил служат противовесы 7, расположенные против шатунных шеек коленчатого вала.

Коренные и шатунные шейки коленчатого вала соединены наклонными каналами, просверленными в щеках и служащими для подвода масла от коренных к шатунным подшипникам. Шатунные шейки выполняют полыми или высверливают в них полости-грязеуловители. В этих полостях под действием центробежных сил при работе двигателя отлагаются тяжелые частицы и продукты износа, содержащиеся в масле. Грязеуловители очищают при разборке двигателя, вывертывая пробки 6.

Осевые нагрузки коленчатого вала в большинстве двигателей воспринимаются упорной стальной шайбой 16 и стальными, залитыми с одной стороны баббитом или свинцово-оловянистым сплавом шайбами 17, расположенными по обе стороны переднего коренного подшипника.

Вкладыши 2 коренных подшипников обычно той же конструкции, что и вкладыши шатунных подшипников. Верхний вкладыш устанавливается в выемку (постель) верхней части картера, нижний – в крышки 5, 9 и 11 коренных подшипников. Крышки коренных подшипников растачивают совместно с блоком цилиндров и при сборке двигателя их устанавливают только на свои места.

Для предотвращения утечки масла на переднем и заднем концах коленчатого вала устанавливают маслоотражатели и сальники. Маслоотражатели изготовляют как одно целое с коленчатым валом или в виде отдельной детали. Например, у двигателя, рассмотренного выше, на переднем конце коленчатого вала установлен резиновый сальник, а на заднем конце имеется дренажная канавка 28 во вкладыше заднего коренного подшипника (с отверстием для слива масла), маслосбрасывающий гребень 27, маслоотгонная спиральная канавка 26, сальник 25 из асбестовой набивки и резиновые уплотнители под крышкой 5 заднего коренного подшипника.

3.2.4. Маховик и картер

Маховик представляет собой массивный диск, отливаемый из чугуна. Он повышает равномерность вращения коленчатого вала при малой частоте вращения и передает крутящий момент трансмиссии автомобиля. На обод маховика напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя.

На некоторых двигателях на маховик наносят метки или запрессовывают в него стальной шарик, по которому устанавливают поршень первого цилиндра в в. м. т. и проверяют установку зажигания.

Поддон, или нижняя часть картера, предохраняет от попадания в картер пыли и грязи и служит резервуаром для масла. Его штампуют из листовой стали. К верхней части картера поддон крепится болтами или шпильками, уплотнение достигается пробковой прокладкой. Плоскость разъема картера обычно располагается ниже оси коленчатого вала, что повышает жесткость картера двигателя.

Крепление двигателя может иметь различные исполнения. Так, например, двигатель ЗМЗ-24 автомобиля ГАЗ-24 установлен на короткой раме, приваренной к основанию кузова. Точек крепления три: две по обеим сторонам передней части двигателя, одна – под удлинителем коробки передач. Передние опоры резиновые, задняя – пружинная. Крепление двигателя на трех опорах применяется и в других автомобилях отечественного и зарубежного производства.

3.2.5. Распределительный вал и его привод

Газораспределительный механизм обеспечивает своевременное поступление в цилиндры двигателя горючей смеси и выпуск отработавших газов.

Двигатели могут иметь нижнее расположение клапанов, при котором клапаны размещены в блоке цилиндров, и верхнее, когда они расположены в головке цилиндров.

При нижнем расположении клапанов усилие от кулачка распределительного вала 10 (рис. 3.2.8) передается клапану 2 через толкатель 9. Клапан перемещается в направляющей втулке 3, запрессованной в блок цилиндров. Закрытие клапана осуществляется пружиной 4, упирающейся в блок и шайбу 6 , закрепленную двумя сухариками 5 на конце стержня клапана.

При верхнем расположении клапанов усилие от кулачка распределительного вала передается толкателю 20 (рис. 3.2.9), штанге 19, коромыслу 14 и клапану 9 или 18. Преимущественно применяется верхнее расположение клапанов, так как такая конструкция позволяет получить компактную камеру сгорания, обеспечивает лучшее наполнение цилиндров, уменьшает потери тепла с охлаждающей жидкостью и упрощает регулировку клапанных зазоров.

Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Изготовляют его из стали или чугуна.